Abgestimmtes Brummen ( Brumm-Modulation )

Bei der Restauration von Radios werden gerne diejenigen Kondensatoren entfernt, die z.B. parallel zum Gleichrichter angeordnet sind. Bilden die einen Kurzschluß, kann dabei sehr leicht der Netztrafo Schaden nehmen.

Diese Kondensatoren sollen das "abgestimmte Brummen" in den AM Bereichen unterdrücken. Aber meist ist kein Unterschied zu bemerken, wenn sie entfernt werden. Das liegt nicht zuletzt daran, daß immer weniger AM Sender aktiv sind und die Empfangsfeldstärken daher vergleichsweise gering sind.

Anders sieht es jedoch aus, wenn in Ermanglung empfangbarer AM Sender sogenannte "Heimsenderchen" verwendet werden, auch wenn diese nur wenige pW (Pico-Watt 10^-9W) Strahlungsleistung haben. Hier liegen dann im Raum einer Radiosammlung Verhältnisse wie beim "Ortsempfang" vor. Dabei nimmt der Empfänger die HF Energie nicht nur über Antenne (und Erde) auf, sondern auch über die Netzversorgung.

In "Papst, B.: Anleitung zur Fehlersuche für Rundfunkmechaniker", 3.A. Teubner, Leipzig, 1960"  [Text] oder in "Renardy, A.: Radio Service Handbuch, Franzis, 1967" [Bilder] findet man hierzu entsprechende Ausführungen.

Abgestimmtes Brummen (Modulationsbrummen)

Wenn beim Abstimmen auf einen starken Sender (Ortssender) Brummen auftritt, so spricht man von Brummodulation. Beim Empfang schwacher Sender kommt diese nicht zustande. Die Ursache der Brummodulation bei Allstrom‑ und Wechselstromempfängern ist, daß über das Lichtnetz Empfangsenergie in den Empfänger gelangt, die hierbei durch die Netzwechselspannung zusätzlich moduliert wird. [Das erfolgt im Gleichrichter, weil der für die HF wie ein Schalter wirkt.]

Brummodulation kann auftreten, wenn der Netzeingang des betreffenden Empfängers nicht oder nicht ausreichend gegen das Eindringen von Empfangsenergie gesichert, d. h. nicht blockiert, oder abgedrosselt ist.

Abhilfe gegen das Eindringen von Empfangsenergie und somit auch gegen abgestimmtes Brummen schafft die Überbrückung oder Verdrosselung des Netzeinganges mit Kondensatoren (5 ... 10 nF) [C₅, C₆] bzw. Drosselspulen [Hf-Dr], wobei die Verdrosselung in den heutigen Empfängern nur noch selten angewandt wird. In den jetzigen Empfängern liegt zur Unterdrückung der Brummodulation über jeder Hochspannungshalbwicklung je ein Kondensator [C₃, C₄], desgleichen auch zwischen Anode und Katode der Gleichrichterröhre [C₃] oder dem Selengleichrichter. In Wechselstromempfängern wird die Unterdrückung der Brummodulation auch durch eine geerdete Schutzwicklung oder Kupferfolie zwischen Primär‑ und Sekundärwicklung des Netztrausformators erreicht, so daß Überbrückungskondensatoren überflüssig werden, weil sich dadurch eine Kapazität zwischen der Schutzwicklung oder der Folie und der Primärwicklung sowie den übrigen Wicklungen bildet, die eine Brummodulation wirksam unterdrückt.

Über die notwendigen Maßnahmen zur Beseitigung einer Brummodulation dürften sich nach dieser Schilderung besondere Hinweise erübrigen, da sie in Fabrikempfängern ohnehin nur dann auftritt, wenn ein unfachmännischer Eingriff erfolgte, d. h. wenn z. B. ein Überbrückungskondensator für diesen Zweck aus Unkenntnis entfernt worden ist.

MfG DR

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Die in Bild 2.7 -4 gezeigte Verdrosselung des Netz-Eingangs wird auch in dem Buch "Schwandt, E.: Funktechnisches Praktikum, Handbuchfür Funktechniker, Funkhändler, Funkwarte und Amateure, 3.A., Weidemann, 1935" an mehreren Beispielen von Schaltbildern gezeigt. [Vielen Dank an Hans Knoll für die Scans!]

Hier eines der Beispiele für die Netzverdrosselung (auf der Primärseite des Netztrafos).

Wie man hier und an Bild 2.7-4 sieht, wird das Netz direkt mit Kondensatoren verblockt. Dann folgen Drosseln HD zum Trafo hin.
(Die Gleichrichterröhre ist durch die beiden Kondensatoren C₂₀ und C₂₁ an der Sekundärwicklung (für die Anodenspannung) abgeblockt. Der Trafo hat keine Schirmwicklung.)

Das Niederspannungs-Netz in den '30er Jahren bestand i. d. R. aus offenen Leitungen, die über die Dächer der Häuser geführt waren. Der Strom kam dann über einen Dachständer ins Haus.

Heute ist das Niederspannungsnetz i.d.R. verkabelt und der Strom kommt über den Keller ins Haus.

Diese Unterschiede wirken sich auf die Impedanz R_i des Netzes aus. Während es früher eher induktiv war, ist es heute kapazitiv. Was die Unterdrückung von Störungen betrifft, muß das aber berücksichtigt werden.

Da es sich um hochfrequente Störungen handelt, ist ein induktiver Innenwiderstand eher hochohmig, während ein kapazitiver Innenwiderstand niederohmig ist.

Wenn es also 1935 richtig war, gleich hinter dem Netzstecker einen kapazitiven Kurzschluß einzubauen (1. Konfiguration links oben), ist der heute wirkungslos, verglichen mit der Kapazität des heutigen Netzes.  (3. Konfiguration, rechts unten)

Folglich ist heute ein Kondensator direkt hinter dem Netzstecker wirkungslos. Man muß für heutige Verhältnisse zunächst die Drosseln und erst dann die beiden Kondensatoren nehmen. Demzufolge ist das eingangsseitige Verblockungsnetzwerk genau anders herum einzubauen, entsprechend zu der 1. Konfiguration links unten im obigen Bild. (Kunath, H.: Praxis der Funk-Entstörung, Hüthig, 1965) 

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Wenn man keinen Eingriff in das Gerät machen will, kann die primärseitige Verdrosselung auch extern erfolgen. Es gibt entsprechende fertige Entstörmodule zu kaufen.
Eventuell hilft auch schon ein zusätzlicher Trenntrafo etwas.

Ganz ohne experimentieren wird es meist nicht abgehen, da die Wege der Hochfrequenz nicht einfach zu durchschauen sind.

MfG DR

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Ergänzend noch eine Abhandlung aus „Springstein, A.: Einführung in die Kurzwellen- und Ultrakurzwellen-Empfänger-Praxis, Fachbuchverlag, 1953, pp.75 - 76“. In diesem sehr empfehlenswerten Buch wird die Problemstellung unter dem Aspekt des (allgemeinen) Störschutzes behandelt. Das "abgestimmte" oder "selektive" Brummen ist in der Tat nur eine Form der hochfrequenten Störungen, die über das Netzteil in den Empfänger eindringen können.

Man muß die hochfrequenten Störschwingungen bereits am Netzeingang von dem Empfänger fernhalten. Das geschieht dadurch, indem man jede der beiden Netzzuführungen über einen Kondensator mit Erde verbindet. Je größer diese Kondensatoren sind, desto besser wirkt sich dieser hochfrequente Kurzschluß aus. Da durch diese Kondensatoren natürlich ihrer Größe entsprechend ein Blindstrom fließt, so kann man sie nicht beliebig groß wählen. Als ein üblicher Wert gilt 10 000 pF. Mit diesen Kondensatoren allein ist es aber nicht getan, sondern es muß vielmehr noch in jede der Netzleitungen eine Hochfrequenzdrossel geschaltet werden. Damit diese aber wirklich wirksam werden, müssen sie vor die Anschlußpunkte der Kondensatoren zum Netzeingang hin geschaltet werden. Ein solcher Störschutz ist in der Abb. 86 zu sehen.

Für die Dimensionierung von Drosseln und Kondensatoren ist folgendes zu beachten. Die für die Drosseln verwendete Drahtstärke muß so gewählt werden, daß der Widerstand der Drossel möglichst gering ist. Denn die Drosseln sollen und dürfen sich nicht erwärmen und dürfen auch keinen merkbaren Spannungsabfall bewirken. Ihre Anordnung im Empfänger soll nicht in der Nähe der Hoch‑ und Niederfrequenzstufen erfolgen. Die HF‑Störschutzdrosseln werden als Doppeldrosseln auf einem gemeinsamen Wickelkörper angeordnet. Für eine gute Entstörungswirkung hat sich eine dreiteilige Wicklung jeder Drossel bewährt. Das Schema ist in Abb. 82 skizziert.

Für die große Spule benutzt man am besten eine handelsübliche Störschutzdrossel (Kreuzwicklung). Die Induktivität soll etwa 3 mH betragen. Anschließend an die große Wicklung werden 20 Windungen ohne Windungsabstand gewickelt. Der Abstand der beiden Spulen soll etwa 2 mm betragen. An diese kleine Spule werden anschließend noch 8 Windungen mit einem Windungsabstand von etwa 1 mm gewickelt. Beide Drosselspulen sollen gleichen Wicklungssinn haben. Der Abstand der beiden großen Spulen beträgt etwa eine Spulenweite.

Die Störschutzkondensatoren müssen von besonders guter Qualität sein. In diesem Punkt wird leider sehr viel gesündigt. Da diese Kondensatoren bei Wechselstromgeräten ständig an einem Teil der Netzspannung liegen, muß die Betriebsspannung derselben mit mindestens der dreifachen Netzspannung vorgesehen sein. Das bedeutet, daß nur solche Kondensatoren verwendet werden dürfen, die für eine Betriebsspannung von 700 V bzw. 2100 V Prüfspannung gekennzeichnet sind.

Im Netzteil der Abb. 86 sind die HF Drosseln vor den Kondensatoren angeordnet. Diese Literaturstelle ist zwar auch schon aus dem Anfang der '50er Jahre, als noch Freileitungen für die  Netze üblich waren, zeigt aber, daß sich Springstein ganz offensichtlich genauer mit dem Problem des HF Störschutzes (theoretisch und praktisch) auseinander gesetzt hat.

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Hans Knoll machte darauf aufmerksam, daß die Lösung eines Störschutzes, wie sie von Springstein beschrieben wurde (blauer Text) nach heutigen VDE Vorschriften nicht mehr zulässig ist. (VDE 08960 von 1985) Dies betrifft insbesondere die Kondensatoren, die direkt in der Netzleitung liegen und mit dem Chassis Verbindung haben. Der Berührungs-Schutz hat nach heutigen Maßstäben ein viel größeres Gewicht als noch zu Beginn der '50er Jahre.

Der Text aus Springstein sollte daher nicht als Empfehlung für einen Nachbau mißverstanden werden.

Informationen zu vorschriftsmäßigen Entstörkondensatoren (Y - Kondensatoren) findet man z.B. in Wikipedia oder auch in einem Kompendium der Brandenburgischen Kondensatoren.

MfG DR

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Das "abgestimmte" oder "selektive" Modulations-Brummen hat seine Ursache wie schon erwähnt darin, daß ein starkes Empfangssignal (Ortssender) über die Netzversorgung in den Empfänger eindringt. Da in diesem (unerwünschten) Signal-Weg auch der Netzgleichrichter liegt und dieser aber mit der (Vielfachen) der Netzfrequenz "öffnet" und "schließt", wird das so in den Empfänger eindringende Signal entsprechend in seiner Amplitude moduliert.
Das Ergebnis ist ein deutliches Brumm-Geräusch in der Wiedergabe, das aber nur "selektiv", d.h. beim Empfang eines entsprechend starken Signals auftritt.

Daneben kann aber auch noch die über das Netzteil eingedrungene HF unter Umgehung von Eingangsfiltern weitere Verstärkerstufen erreichen, wodurch auch die Selektivität des Empfängers leidet.

In „Stejskal, F.: Radio-Taschenbuch für Radio- und Fernsehtechniker, Elektroniker und Radiofreunde, 4. bis 6. A., Dümmler, 1964, pp.289 -290“ wird eine solche Störung beschrieben.

Brummstörung durch Netzgleichrichter

Die Freileitungen des Starkstromnetzes stellen eine wirksame Antenne dar. Wenn die Möglichkeit zum Bau einer guten Antenne nicht besteht, so verbindet man zuweilen den Antennenanschluß des Empfängers über einen Kondensator mit dem Netzteil. Trifft man keine besonderen Vorkehrungen, so gelangen Empfangsspannungen auch ohne diesen Kondensator in den Empfängereingang, und zwar über die Wicklungskapazität C₂ des Netztransformators T (Bild 238), Gleichrichterstrecke a, Siebwiderstand R, Schwingkreis K zum Gitter einer HF-Verstärkerröhre. Der Sammelkondensator C₁ leitet die Schwingungen nur zum Teil ab, denn erstens enthält er einen Wirkwiderstand, zweitens verhindert er durch seinen Aufbau als Wickelkondensator das Eindringen von HF-Schwingungen zum inneren Teil der Beläge durch Selbstinduktion. Aus diesem Grunde schaltet man zuweilen parallel zu C₁ einen kleineren Kondensator von einigen nF, der die Hochfrequenz wirksamer ableitet.

Die Antennenwirkung des Netzteils hat unerwünschte Folgen. Erstens erscheint der Empfänger weniger trennscharf, weil die HF-Schwingungen nicht nur am ersten Schwingkreis eintreffen, sondern über den Netzteil auch an einem Kreis, der in der Schaltung weiter rechts liegt. Zweitens läuft diese unerwünschte Empfangsspannung über die Gleichrichterstrecke, die alle 50 bzw. 100mal in der Sekunde nichtleitend wird. Die Folge ist, daß der Empfang ebenso oft geschwächt wird. Die HF-Schwingung ist also mit einem starken Brummton moduliert. Man hört das Brummen erst, wenn man einen Sender einstellt; außerhalb der Einstellung tritt die Störung nicht auf.

Der Weg der Empfangsspannung über den Gleichrichter wird gesperrt, wenn man den Netztransformator mit einer Abschirmung zwischen Primär- und Sekundärwicklung versieht (Bild 239 a). Entweder wickelt man nach Herstellung der Primärwicklung eine Lage aus isoliertem Kupferdraht und verbindet ein Ende dieser Schutzwicklung mit Masse, oder man legt als Abschirmwand eine Windung aus dünnem Kupferblech in Breite der Wicklung ein. Die Enden des Schutzbleches dürfen nicht aufeinander liegen, da sonst Kurzschlußströme auftreten.

Gleichwertige Entstörungsmaßnahmen:
Man schaltet in die Netzleitungen HF-Drosselspulen D und legt auf der Netzseite kleine Kondensatoren C₁ gegen Masse (Bild 239 b). Es können statt C₁ auch Kondensatoren C₂ auf der Transformatorseite (im Bild gestrichelt) liegen. Vielfach läßt man die HF-Drosseln weg und begnügt sich mit der Ableitwirkung der Kondensatoren C₃ (Bild 239 c) oder bringt auf der Sekundärseite des Transformators die Kondensatoren C₄ an (Bild 239d). In letzterem Falle ist die Spannungsbeanspruchung der Kondensatoren groß (hohe Gleichspannung mit überlagerter Wechselspannung). Diese Kondensatoren sollten eine Prüfspannung von 3000 V haben. Nach Durchschlag dieser Kondensatoren kann der Netztransformator verschmoren.

Die hier beschriebenen Entstörmaßnahmen entsprechen ebenfalls (noch) nicht den heute gültigen VDE-Vorschriften! (VDE 08960 von 1985)

Die bei Geräten aus den '30er Jahren häufig vorhandene "Netz-Antenne" - das ist ein Kondensator von 300pF - 500pF zwischen einem Pol der Netzleitung und dem Antenneneingang - hat sich ebenfalls so wie die oben eingezeichnete Wicklungs-Kapazität ausgewirkt. Bei diesen Geräten mußten folglich relativ große Kondensatoren auf der Sekundärseite des Netztrafos eingebaut werden, um das selektive Modulations-Brummen zu unterdrücken.
Nach heutigen Gesichtspunkten empfiehlt es sich, sowohl den Kondensator für die "Netz-Antenne" zu entfernen, als auch die Kondensatoren auf der Sekundärseite des Netztrafos zu verkleinern. Auch sollten möglichst spannungsfeste X oder Y-Kondensatoren hier verwendet werden.

MfG DR

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Georg Richter hat per Mail einige Informationen zu Netz-Filtern zur Verfügung gestellt. Vielen Dank dafür! Er schreibt u.a.:
Da die fraglichen Empfänger nur eine zweiadrige Netzleitung haben (die Erdungsbuchse ist ja für die Antenne reserviert und kein PE) bleibt nur die Schaltung eines grösseren Filters vor die Steckdose(nleiste). Das hilft auch gegen Geschnarre durch Schaltnetzteile und sonstige moderne Störer auf der Netzleitung. Besonders billige FM-Radios (Radiowecker) sind störanfällig, und wenn mein Dimmer und alle PCs eingeschaltet sind brummt sogar der Ferraris-Zähler ;-)

Grundsätzlich haben die Netzfilter folgende Schaltung.

P : Phase; N : Nulleiter; PE : Schutz-Erde (PE ist am Haus-Übergabepunkt mit N verbunden - sonst aber nirgends!)

Grundsätzlich sind die Netzfilter zur Störsperre mit einem "Schuko" (Schutzkontakt) Stecker (3-adrig) mit dem Netz (Line) zu verbinden, während die Leitung zum Radio (Load) nur 2-adrig ist.
(die Erdungsbuchse ist ja für die Antenne reserviert und kein PE)

Die Netz-Filter eignen sich auch als Schutzmaßnahmen gegen die breitbandige Brumm-Modulation infolge von Nichtlinearitäten der Röhren in den HF-Eingangsstufen.

Hier nun die Bilder dieser Netz-Filter.

Dies ist ein Einbau-Filter für Kaltgeräte-Stecker.

Aus den folgenden Beispielen für Netzfilter kann man sich eine Schaltung für ein größeres Netzfilter vor die Steckdosenleiste zusammenstellen.

Aber: Nur für diejenigen, die Fachleute sind - und dann auf eigene Verantwortung!

 

 

Eine Filterplatine, die ohne PE auskommt. Aber die wird man sich nicht unbedingt in sein Radio einbauen wollen!?

Hier noch ein Beispiel für eine "historische" Lösung des Netzfilters eines Meßsenders.

Wer sich mit VDE Vorschriften nicht auskennt, sollte mit diesen Netzfiltern nicht "wild darauf losbasteln". Netz-Spannung ist und bleibt gefährlich, wenn nicht mit äußerster Sorgfalt und den entsprechenden Fachkenntnissen damit gearbeitet wird.

Die Störsperre Stand 1934

Als Alternative ist auch ein 220:220V Trenntrafo in Erwägung zu ziehen. Hier sollte ein Typ gewählt werden, der für Primär- und Sekundär-Wicklung getrennte Kammern verwendet. Diese Lösung hat sich z.B. bei mir jedenfalls bewährt.

MfG DR

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